المحاليل المائية ودرجات حرارة الماء

تربط بين المذابات الأيونية،روابط جذب تسمى قوى كولوم. عند إذابة مذابات أيونية في الماء،فإن الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء تنكسر وتعطل قوى كولوم القائمة بين الأيونات. تكسير شبكة بلورية أيونية،إلى الأيونات المكوّنة لها بهذه الطريقة،يتطلب مقدارًا كبيرًا من الطاقة،وبالتالي يكون المحتوى الحراري للمذاب،عملية ممتصة للحرارة.

الطاقة المنبعثة عند تشكل مول واحد من جسم صلب أيوني،من الأيونات الغازية المكوّنة له،تسمى طاقة الشبكة البلورية وتكون دائمًا طاردة للحرارة. وهكذا فالمحتوى الحراري المطلوب لتكسير مول واحد من المذاب إلى عناصره يكون مساوياًلطاقة الشبكة البلورية ومعاكساًلها. غير أنه عند تكسير شبكة بلورية أيونية داخل محلول مائي،فإن كل أيون يحاط ويثبّت بواسطة تفاعل الأيون والجزيء قطبي،مع جزيئات الماء القطبية ذات الشحنة المعاكسة.

هذه الظاهرة تسمى إماهة. التغيير في المحتوى الحراري،الذي يصاحب عملية انحلال مول واحد من الأيونات في الماء،يُعرف بحرارة الإماهة. وهي مزيج من المحتوى الحراري للمذيب والمحتوى الحراري لعملية الخلط.

بما أن تفاعل الأيون والجزيء قطبي،الموجودة بين الأيون المرطب وجزيئات الماء،أقوى بكثير من الروابط الهيدروجينية الموجودة في الماء وحده،فإن عملية الإماهة تكون دائمًا طاردة للحرارة. المحتوى الحراري الكلي للمحلول هو مجموع المحتوى الحراري الامتصاصي للمذاب والحرارة المنبعثة من عملية الإماهة وهو بالتالي يعتمد على التناسب الكمي لهذين العنصرين. إذا كان المحتوى الحراري للمذاب،أقل من الحرارة المنبعثة من الإماهة،يكون المحتوى الحراري للمحلول سالبًا،ويكون الانحلال طاردًا للحرارة كما هو الحال في محلول هيدروكسيد الصوديوم.

وإذا كان المحتوى الحراري للمذاب،أكبر من الحرارة المنبعثة من الإماهة،يكون المحتوى الحراري للمحلول موجبًا،ويكون الانحلال ممتصًا للحرارة كما هو الحال في كلوريد الأمونيوم. إذا كان المحتوى الحراري للمذاب أكبر بكثير من الحرارة المنبعثة من الإماهة،يظل المذاب غير قابل للانحلال في الماء كما هو الحال في كبريتات الكالسيوم. وإذا كان طرفا المعادلة متساويين تقريبًا،يكون المحتوى الحراري للمحلول قريبًا من الصفر،كما هو الحال في كلوريد الصوديوم.

مثل هذه المذابات لا تغير درجة حرارة المحلول.